便携式产品的低功率电路设计方案

2017-12-11 13:07:08   

低功率电路的实现方案

IC 工业正寻求多种途径来满足低功率系统要求,其中一个途径是将数字器件的工作电压从 5V 变为 3.3V;将模拟器件的电源电压从 15V 变为 5V 单电源。这些改变归功于先进的硅片技术与电路结构。Atmel 公司市场部副总裁 Katz 说:未来数字芯片工作电压的发展趋势将是 2.5V、1.8V甚至更低的电压;它们均是 0.9V(电池电压的最低极限)的倍数。器件的复杂度、更高的工作频率和器件物理性质将共同促进这一发展趋势。届时亚微米几何尺寸的更小型器件所具有的较薄氧化层将难以承受更高的电源电压。

ASIC 厂商为满足低功率系统要求,还会采取在产品中增加 3V 内核单元和宏的方法。这些产品经过优化能同时工作在 3V 或 5V 电源下,并具有相同的性能指标。利用特殊的接口单元,它们仍保留有 5V 电源接口。据 AT&T 贝尔实验室的 Harrington 说:影响供电电压快速更新换代的最大障碍在于,现有的大量系统都采用 5V 电源;这些系统要求产品保留与其它5V(TTL)接口的后向兼容性。

此外,在系统设计中; 粗略评估速度,并在可能的情况下适当改变元件的选择,也可以降低功率。

下列方案可供选择

降低工作电压,当电压从 5V降低为 3V时功耗将减少 60%。

采用智能电源,在系统中增加适当的智能预测、检测,并仅在需要时才对系统供电。 许多膝上型电脑及其电源管理就具有这种特殊的机制。只给需要工作的电路加电,并在不必要时降低时钟速率。

采用较低的时钟速率,由于 CMOS 电路中功率是开关频率的函数;因此较低的时钟速率下器件的功耗也较小。

对输入信号作出限制,在模拟电路(包括 A/D 转换器)中;限制输入信号的带宽有助于减少对高速电路的要求 如果有可能降低 A/D 转换器的速率,也能减少功耗。

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